Java--接口、多态

接口

• 概述
  接口，是Java语言中一种引用类型，是方法的集合，如果说类的内部封装了成员变量、构造方法和成员方法，那么 接口的内部主要就是封装了方法，包含抽象方法（JDK 7及以前），默认方法和静态方法（JDK 8），私有方法 （JDK 9）。
  接口的定义，它与定义类方式相似，但是使用 interface 关键字。它也会被编译成.class文件，但一定要明确它并 不是类，而是另外一种引用数据类型。
  引用数据类型：数组，类，接口。
  接口的使用，它不能创建对象，但是可以被实现（ implements ，类似于被继承）。一个实现接口的类（可以看做 是接口的子类），需要实现接口中所有的抽象方法，创建该类对象，就可以调用方法了，否则它必须是一个抽象 类。
• 定义格式

 public interface 接口名称 {     
 	// 抽象方法     
 	// 默认方法     
 	// 静态方法     
 	// 私有方法 }

• 含有抽象方法
  抽象方法：使用 abstract 关键字修饰，可以省略，没有方法体。该方法供子类实现使用。
• 含有默认方法和静态方法
  • 默认方法：使用 default 修饰，不可省略，供子类调用或者子类重写。
  • 静态方法：使用 static 修饰，供接口直接调用。

public interface InterFaceName {     
	public default void method() {         
	// 执行语句     
	}     
	public static void method2() {         
	// 执行语句       
	  } 
}

• 含有私有方法和私有静态方法
  私有方法：使用 private 修饰，供接口中的默认方法或者静态方法调用

基本实现

• 实现的概述
  类与接口的关系为实现关系，即类实现接口，该类可以称为接口的实现类，也可以称为接口的子类。实现的动作类 似继承，格式相仿，只是关键字不同，实现使用 implements 关键字。
  非抽象子类实现接口：
  1. 必须重写接口中所有抽象方法。
  2. 继承了接口的默认方法，即可以直接调用，也可以重写。
     实现格式：

class 类名 implements 接口名 {     
	// 重写接口中抽象方法【必须】    
	// 重写接口中默认方法【可选】    
	}

• 抽象方法的使用
  必须全部实现。
  定义接口：

public interface LiveAble {     
	// 定义抽象方法     
	public abstract void eat();     
	public abstract void sleep(); 

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble {     
	@Override     
	public void eat() {         
	System.out.println("吃东西");     }       
	@Override     
	public void sleep() {         
	System.out.println("晚上睡");     } }

定义测试类：

public class InterfaceDemo {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 创建子类对象          
	 Animal a = new Animal();        
	  // 调用实现后的方法        
	   a.eat();         
	   a.sleep();     } } 
	   输出结果： 
	   吃东西 
	   晚上睡

• 默认方法的使用
  可以继承，可以重写，二选一，但是只能通过实现类的对象来调用。

1. 继承默认方法，代码如下：
   定义接口

public interface LiveAble {     
	public default void fly(){         
	System.out.println("天上飞");     
	} 
	}

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble { 
// 继承，什么都不用写，直接调用      
}

定义测试类：

public class InterfaceDemo {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 创建子类对象          
	Animal a = new Animal();         
	// 调用默认方法         
	a.fly();     } }
	 输出结果：
	  天上飞

2. 重写默认方法
   定义接口：

public interface LiveAble {     
	public default void fly(){         
	System.out.println("天上飞");     
	} }

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble {     
	@Override     
	public void fly() {         
	System.out.println("自由自在的飞");     
	}
	 }

定义测试类：

public class InterfaceDemo {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 创建子类对象           
	Animal a = new Animal();         
	// 调用重写方法         
	a.fly();     } } 
	输出结果：
	 自由自在的飞

• 静态方法的使用
  静态与.class 文件相关，只能使用接口名调用，不可以通过实现类的类名或者实现类的对象调用，代码如下：
  定义接口：

public interface LiveAble {    
	 public static void run(){         
	 System.out.println("跑起来~~~");     } 

定义实现类：

public class Animal implements LiveAble { 
// 无法重写静态方法     
 }

定义测试类：

public class InterfaceDemo {     
	public static void main(String[] args) {         
	// Animal.run(); // 【错误】无法继承方法,也无法调用         
	LiveAble.run();     } } 
	输出结果： 
	跑起来~~~

• 私有方法的使用
  • 私有方法：只有默认方法可以调用。
  • 私有静态方法：默认方法和静态方法可以调用。
    如果一个接口中有多个默认方法，并且方法中有重复的内容，那么可以抽取出来，封装到私有方法中，供默认方法 去调用。从设计的角度讲，私有的方法是对默认方法和静态方法的辅助。
    定义接口：

public interface LiveAble {     
	default void func(){         
	func1();         
	func2();     }       
	private void func1(){         
	System.out.println("跑起来~~~");     }       
	private void func2(){       
	System.out.println("跑起来~~~");     } }

• 接口的多实现
  之前学过，在继承体系中，一个类只能继承一个父类。而对于接口而言，一个类是可以实现多个接口的，这叫做接 口的多实现。并且，一个类能继承一个父类，同时实现多个接口。
  实现格式：

class 类名 [extends 父类名] implements 接口名1,接口名2,接口名3... {     
// 重写接口中抽象方法【必须】    
// 重写接口中默认方法【不重名时可选】    
}

• 抽象方法
  接口中，有多个抽象方法时，实现类必须重写所有抽象方法。如果抽象方法有重名的，只需要重写一次。代码如 下：

定义多接口：

interface A {     
	public abstract void showA();     
	public abstract void show(); }   
	interface B {     
	public abstract void showB();     
	public abstract void show(); }

定义实现类：

public class C implements A,B{
	@Override     
	public void showA() {         
	System.out.println("showA");     }       
	@Override     
	public void showB() {         
	System.out.println("showB");     }       
	@Override     
	public void show() {         
	System.out.println("show");     } }

• 默认方法
  接口中，有多个默认方法时，实现类都可继承使用。如果默认方法有重名的，必须重写一次。代码如下：
  定义多个接口：

interface A {     
	public default void methodA(){}     
	public default void method(){} }   interface B {     
	public default void methodB(){}     
	public default void method(){} }

定义实现类：

public class C implements A,B{     
	@Override     
	public void method() {         
	System.out.println("method");     } 

• 静态方法
  接口中，存在同名的静态方法并不会冲突，原因是只能通过各自接口名访问静态方法。
• 优先级的问题
  当一个类，既继承一个父类，又实现若干个接口时，父类中的成员方法与接口中的默认方法重名，子类就近选择执 行父类的成员方法。代码如下：
  定义接口：

interface A {     
	public default void methodA(){         
	System.out.println("AAAAAAAAAAAA");     } 

定义父类：

class D {     
	public void methodA(){         
	System.out.println("DDDDDDDDDDDD");     } }

定义子类：

class C extends D implements A {    
// 未重写methodA方法    
}

定义实现类：

public class Test {    
	 public static void main(String[] args) {         
	 C c = new C();        
	  c.methodA();      } } 
	  输出结果: 
	  DDDDDDDDDDDD

• 接口的多继承
  一个接口能继承另一个或者多个接口，这和类之间的继承比较相似。接口的继承使用 extends 关键字，子接口继 承父接口的方法。如果父接口中的默认方法有重名的，那么子接口需要重写一次。代码如下：
  定义父接口：

interface A {     
	public default void method(){         5System.out.println("AAAAAAAAAAAAAAAAAAA");     } }   
	interface B {     
	public default void method(){         
	System.out.println("BBBBBBBBBBBBBBBBBBB");     } }

定义子接口：

interface D extends A,B{     
	@Override     
	public default void method() {         
	System.out.println("DDDDDDDDDDDDDD");     } }

子接口重写默认方法时，default关键字可以保留。
子类重写默认方法时，default关键字不可以保留

• 其他成员特点：
  • 接口中，无法定义成员变量，但是可以定义常量，其值不可以改变，默认使用public static final修饰。
  • 接口中，没有构造方法，不能创建对象。
  • 接口中，没有静态代码块。

多态

• 概述
  多态是继封装、继承之后，面向对象的第三大特性。
• 定义
  多态： 是指同一行为，具有多个不同表现形式。
• 多态前提

1. 继承或者实现【二选一】
2. 方法的重写【意义体现：不重写，无意义】
3. 父类引用指向子类对象【格式体现】

• 多态的体现
  多态体现的格式：父类类型 变量名 = new 子类对象； 变量名.方法名();
  当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误；如果有，执行的是子类重写 后方法
  定义父类：

public abstract class Animal {       
		public abstract void eat();   }

定义子类：

class Cat extends Animal {       
	public void eat() {           
	System.out.println("吃鱼");       
	}   }     
	class Dog extends Animal {      
	 public void eat() {           
	 System.out.println("吃骨头");       }   }

定义测试类：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 多态形式，创建对象        
	 Animal a1 = new Cat();           
	 // 调用的是 Cat 的 eat         
	 a1.eat();                     
	 // 多态形式，创建对象         
	 Animal a2 = new Dog();          
	 // 调用的是 Dog 的 eat         
	 a2.eat();                    }   

• 多态的好处
  实际开发的过程中，父类类型作为方法形式参数，传递子类对象给方法，进行方法的调用，更能体现出多态的扩展 性与便利。代码如下：
  定义父类：

public abstract class Animal {       
	public abstract void eat();   }

定义子类：

class Cat extends Animal {       
	public void eat() {           
	System.out.println("吃鱼");       }   }     
	class Dog extends Animal {      
	 public void eat() {           
	 System.out.println("吃骨头");       }   

定义测试类：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 多态形式，创建对象         
	Cat c = new Cat();           
	Dog d = new Dog();            
	// 调用showCatEat          
	showCatEat(c);         
	// 调用showDogEat
	    showDogEat(d);            
	    /*         以上两个方法, 均可以被showAnimalEat(Animal a)方法所替代         而执行效果一致         */         
	    showAnimalEat(c);         
	    showAnimalEat(d);      }      
	     public static void showCatEat (Cat c){         
	     c.eat();      }      
	      public static void showDogEat (Dog d){         
	      d.eat();     }       
	      public static void showAnimalEat (Animal a){       
	        a.eat();     } 

由于多态特性的支持，showAnimalEat方法的Animal类型，是Cat和Dog的父类类型，父类类型接收子类对象，当 然可以把Cat对象和Dog对象，传递给方法。
当eat方法执行时，多态规定，执行的是子类重写的方法，那么效果自然与showCatEat、showDogEat方法一致， 所以showAnimalEat完全可以替代以上两方法。 不仅仅是替代，在扩展性方面，无论之后再多的子类出现，我们都不需要编写showXxxEat方法了，直接使用 showAnimalEat都可以完成。
所以，多态的好处，体现在，可以使程序编写的更简单，并有良好的扩展。

• 引用类型转换
  多态的转型分为向上转型与向下转型两种：
  • 向上转型
    向上转型：多态本身是子类类型向父类类型向上转换的过程，这个过程是默认的。
    当父类引用指向一个子类对象时，便是向上转型。
    使用格式：父类类型 变量名 = new 子类类型(); 如：Animal a = new Cat();
    • 向下转型：父类类型向子类类型向下转换的过程，这个过程是强制的。
      一个已经向上转型的子类对象，将父类引用转为子类引用，可以使用强制类型转换的格式，便是向下转型。
      使用格式：子类类型 变量名 = (子类类型) 父类变量名; 如:Cat c =(Cat) a;
    • 为什么要转型
      当使用多态方式调用方法时，首先检查父类中是否有该方法，如果没有，则编译错误。也就是说，不能调用子类拥 有，而父类没有的方法。编译都错误，更别说运行了。这也是多态给我们带来的一点"小麻烦"。所以，想要调用子 类特有的方法，必须做向下转型。
      定义类：

abstract class Animal {       
	abstract void eat();   }     
	class Cat extends Animal {       
	public void eat() {           
	System.out.println("吃鱼");       }       
	public void catchMouse() {           
	System.out.println("抓老鼠");       }   }     
	class Dog extends Animal {      
	 public void eat() {           
	 System.out.println("吃骨头");       }       
	 public void watchHouse() {           
	 System.out.println("看家");       }   }

定义测试类：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 向上转型          
	 Animal a = new Cat();           
	 a.eat();  // 调用的是 Cat 的 eat                           
	 // 向下转型           
	 Cat c = (Cat)a;                
	 c.catchMouse();  
	 // 调用的是 Cat 的 catchMouse              }  
}

• 转型的异常
  转型的过程中，一不小心就会遇到这样的问题，请看如下代码：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 向上转型           
	Animal a = new Cat();           
	a.eat();               // 调用的是 Cat 的 eat          
	 // 向下转型          
	  Dog d = (Dog)a;                
	  d.watchHouse();        
	  // 调用的是 Dog 的 watchHouse 【运行报错】     
	  }   }

这段代码可以通过编译，但是运行时，却报出了 ClassCastException ，类型转换异常！这是因为，明明创建了 Cat类型对象，运行时，当然不能转换成Dog对象的。这两个类型并没有任何继承关系，不符合类型转换的定义。 为了避免ClassCastException的发生，Java提供了 instanceof 关键字，给引用变量做类型的校验，格式如下：
变量名 instanceof 数据类型
如果变量属于该数据类型，返回true。
如果变量不属于该数据类型，返回false
所以，转换前，我们好先做一个判断，代码如下：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 向上转型           
	Animal a = new Cat();           
	a.eat(); // 调用的是 Cat 的 eat         
	// 向下转型           
	if (a instanceof Cat){             
	Cat c = (Cat)a;                    
	c.catchMouse();        // 调用的是 Cat 的 catchMouse        
	 } else if (a instanceof Dog){             
	 Dog d = (Dog)a;                    
	 d.watchHouse();       
	 // 调用的是 Dog 的 watchHouse        
	  }     }   }

• 接口多态的综合案例
  笔记本电脑（laptop）通常具备使用USB设备的功能。在生产时，笔记本都预留了可以插入USB设备的USB接口， 但具体是什么USB设备，笔记本厂商并不关心，只要符合USB规格的设备都可以。 定义USB接口，具备基本的开启功能和关闭功能。鼠标和键盘要想能在电脑上使用，那么鼠标和键盘也必须遵守 USB规范，实现USB接口，否则鼠标和键盘的生产出来也无法使用。
  • 分析
    进行描述笔记本类，实现笔记本使用USB鼠标、USB键盘
    USB接口，包含开启功能、关闭功能
    笔记本类，包含运行功能、关机功能、使用USB设备功能
    鼠标类，要实现USB接口，并具备点击的方法
    键盘类，要实现USB接口，具备敲击的方法
  • 实现
    定义USB接口：

interface USB {     
void open();// 开启功能     
void close();// 关闭功能 
}

定义鼠标类：

class Mouse implements USB {     
	public void open() {         
	System.out.println("鼠标开启，红灯闪一闪");     }     
	public void close() {         
	System.out.println("鼠标关闭，红灯熄灭");     }     
	public void click(){         
	System.out.println("鼠标单击");    
	 } }

定义键盘类：

class KeyBoard implements USB {     
	public void open() {         
	System.out.println("键盘开启，绿灯闪一闪");     }     
	public void close() {         
	System.out.println("键盘关闭，绿灯熄灭");     }     
	public void type(){         
	System.out.println("键盘打字");     } }

定义笔记本类：

class Laptop {     
	// 笔记本开启运行功能     
	public void run() {         
	System.out.println("笔记本运行");     }       
	// 笔记本使用usb设备，这时当笔记本对象调用这个功能时，必须给其传递一个符合USB规则的USB设备     
	public void useUSB(USB usb) {         
	// 判断是否有USB设备         
	if (usb != null) {            
	 usb.open();            
	  // 类型转换,调用特有方法             
	  if(usb instanceof Mouse){                 
	  Mouse m = （Mouse）usb；                      
	  m.click();             }
	  else if （usb instanceof KeyBoard)
	  {                
	   KeyBoard kb = (KeyBoard)usb;                  
	   kb.type();             }             
	   usb.close();         }     }       
	   public void shutDown() {         
	   System.out.println("笔记本关闭");     } }

测试类：

public class Test {     
	public static void main(String[] args) {         
	// 创建笔记本实体对象         
	Laptop lt = new Laptop();        
	 // 笔记本开启         
	 lt.run();          
	  // 创建鼠标实体对象
	   Usb u = new Mouse();         
	   // 笔记本使用鼠标         
	   lt.useUSB(u);          
	    // 创建键盘实体对象         
	    KeyBoard kb = new KeyBoard();         
	    // 笔记本使用键盘         
	    lt.useUSB(kb);           
	    // 笔记本关闭         
	    lt.shutDown();     } }

来源：CSDN

作者：qq_27150223

链接：https://blog.csdn.net/qq_27150223/article/details/104308656